第六章+加氢裂化

第六章 加氢裂化一、概述1.加氢裂化的基本原理及特点2.加氢裂化原料油二、加氢裂化工艺流程2.1 两段法加氢裂化2.2 单段加氢裂化2.3 一段串联（单程一次通过，未转化油全循、部分循环及单段加氢裂化）三、加氢裂化的工艺参数3.1 加氢裂化的基本原理及特点? VGO 是加氢裂化的典型进料 包含大分子链烷烃、单、双、多环环烷烃及芳烃的复杂混合物；? 含有一定数量的含硫、氮、氧非烃化合物，少量金属有机化合物；? VGO 固定床加氢裂化使用具有裂化功能的酸性载体及加氢活性金属组元的 催化剂? 从化学反应角度看，加氢裂化反应可视为催化裂化与加氢反应的叠加。3.2 加氢裂化的化学反应1 非烃化合物的加氢反应加氢脱硫（HDS）、加氢脱氮（HDN）、加氢脱氧（HDO）、加氢脱金属HDM）、C-S、 C-N、 C-O 的断裂及烃类的加氢饱和2.烃类的加氢反应烯烃加氢、芳烃饱和、烃类的异构化 各种烃类的加氢裂化3.3 烃类的加氢裂化反应/泛指烃类C-C键的裂解及加氢；/裂化过程遵循正碳离子机理，通过正碳离子，在酸性位上异构化;/裂化反应则是在正电荷正碳离子位C-C键上进行裂解。g 叶 I,3.4烷烃的加氢裂化/图2-2-14表明，双功能催化剂上烷烃，加氢裂化反应历程;胡洛14 II內/煙的H aJraftllKH址盅叶反应步骤可按如下描述:Ulffii II算忡礼反说I li DWA正构烷在M上吸附；脱氢烯烃（1） 正烯从 MA 正烯在 A 上获得质子仲正碳离子（2） 仲正碳离子叔正碳离子发生异构化（反应 3）? 叔正碳离子通过裂解异构烯+新的正碳离子（反应 4）?叔正碳离子不裂解-H+异构烯（反应5）?烯从A M加氢（反应6、7）新正碳离子继续裂化或异构反应，直到生成不能再进行裂解的C3和iC4,所以催化加氢裂化不生成 C1、 C2? 因（ 3）、（ 4）反应占优，因此，产物中异构物占优。多环芳烃加氢裂化示意图Ml 4*UW目4#3.5多环芳烃的加氢裂化反应/反应十分复杂，包括逐环加氢、开环、环 异构、脱烷基等一系列平行、 顺序反应/多环芳烃，第一环加氢饱和速率很快、生成多环环烷芳烃/多环芳烃中的环烷环很易开环，并相继发生异构、脱烷基等反应/多环芳烃中最后，次环芳烃的加氢饱和速度则递减/环烷环的开环、断侧链反应则较快/单环环烷烃较难开环/多环芳烃的加氢裂化产品分布主要为苯类、单环环烷类及较小分子烷烃所 构成四、加氢裂化工艺流程1、两段法加氢裂化? 采用两个独立反应器，上世纪初曾用于煤液化油加氢裂化；? 原料油进一段精制段，进行 HDS 、 HDN 、 HDA 、烯烃饱和及部分转化；? 进入高分气液分离，高分氢气进行循环，高分底部与二反高分底部物流混 合进分馏塔。? 分馏切割出石脑油、喷气燃料及柴油产品；? 塔底未转化油（ S 、 N 很低）进入二反加氢裂化，在二反高分进行气、液分 离；? 高分底部物料进分馏塔，高分富氢气体在二反单独循环（含 H2S 、 NH3 很 低）；? 二反多数使用贵金属催化剂。国1两段法加氢裂化工艺適程朋蛊图I* nE.=两段法加氢裂化的特点? 第一、二段的反应器、高分和循环氢（含循环压缩机）自成体系；? 补充氢增压机、产品分馏塔两段公用；? 工艺流程较复杂、投资及能耗相对较高? 对原料油的适应性强，生产灵活性大，操作运转周期长。2. 单段加氢裂化工艺?单段法加氢裂化采用一个反应器，既进行原料油HDS、HDN、HDO、烯烃饱 和、HDA，又进行加氢裂化；采用一次通过或未转化油循环裂化的方式操作均 可。 其特点是：/工艺流程简单，体积空速相对较高；/所采用的催化剂应具有较强的耐S、N、O等化合物的性能；/原料油的氮含量不宜过高，馏分不能太重，以加工AGO/LVGO为宜;/反应温度相对较高，运转周期相对较短。3、一段串联加氢裂化工艺?两个反应器串联操作;? 原料油进第一精制反应器，经深度加氢脱氮，其反应物流直接进入第二反应器（裂化段）；? 二反出口物流经换热、水冷/空冷，入高、低分进行气液分离，高分顶富氢 气循环；? 低分底部液流入分馏系统，产品切割；? 塔底尾油返回裂化段循环裂化，或出装置作为其它原料。一段串联?精制段催化剂应具有较高的加氢活性（尤其是HDN活性）；裂化段催化剂 应具有耐 H2S 和 NH3 的能力；? 产品质量好，生产灵活性大，运转周期长；? 与一段法加氢裂化相比，其原料油适应性较强，反应温度相对较低；in短裂比丄艺过程JIT-MJC. Sf t 蛙圉5 Mfll聲此工只过1料号歎 Mc-AlfiHR； Hf-SSWtSA (tftP. SM.噹氧 El-宴取-fflanin? 与两段法加氢裂化相比，其投资和能耗相对较低。3 . 工艺参数的影响反应压力、氢油体积比、反应温度和体积空速，是馏分油加氢裂化的 4 大工艺参数。这些工艺参数须根据原料油的性质，目的产品收率及质量要求，催化剂的活性、稳定性、操作运转周期等因素的技术经济性，综合分析、考虑来加以确定。氢分压的影响较高的氢分压，有利于加氢催化剂保持其活性及稳定性。氢分压对精制催化 剂加氢脱氮活性的影响尤为明显。加氢裂化装置的氢分压，主要受操作压力和补充 氢纯度的影响；当加氢装置的操作压力一定时，在补充氢纯度较高的情况下，其氢 分压相对较高，否则会相对较低；装置的操作压力视原料油的性质及目的产品的要 求而定。如果补充氢（重整氢或其他加氢装置的排放氢的纯度较低，则应考虑采 取相应的氢气提浓措施。氢油体积比的影响氢油体积比是通过循环氢流率来控制和调节的，它是营造临氢气氛、相关水 力学条件和提供加氢过程热平衡的重要手段。提高氢油体积比，在某种意义上相当 于提高氢分压，有利于改善传质效果和携带出加氢反应热。急冷氢是循环氢的一部 分，是调控床层温升及反应温度的有效措施。维持正常或较高的氢油体积比，是保 持催化剂活性、稳定性、确保产品质量和加氢装置安全平稳操作运转的重要保证。反应温度的影响反应温度是加氢过程的主要工艺参数之一。对于加氢裂化装置而言，在操作 压力、体积空速和氢油体积比确定之后，反应温度则是最灵活、有效的调控手段。 加氢裂化的平均反应温度相对较高，精制段的加氢脱硫、加氢脱氮及芳烃加氢饱和 及裂化段的加氢裂化，都是强放热反应。因此，有效控制床层温升是十分重要的。 一般用反应器入口温度控制第一床层的温升；采用床层之间的急冷氢量调节下部床 层的入口温度控制其床层温升，使之达到预期的精制深度和裂化效果，并维持长期 稳定运转。在催化剂因生焦积碳缓慢失活的情况下，通过循序渐进地提温，是行之 有效的控制操作方法。体积空速的影响体积空速是反应物流通过反应器时，在催化剂床层停留时间的表征。在一定 的范围内，体积空速和反应温度具有互补性；即在设备和相关条件允许的情况下， 既可以采取较高的体积空速、较高的反应温度操作，也可以采用较低的体积空速、 较低的反应温度运转。在原料油性质发生变化、运转后期或某些设备临时出现故 障、隐患等情况下，采取较低空速、较低操作温度运转是可行的。反之，在设备条 件允许的条件下，适当提高体积空速，也是可行的。